化身“五官”：傳感器如何讓機器人更智能？

傳感器幫助機器人變得更加智能化，工作精確度更高。未來，高端機器人將會安裝更多的各類傳感器，朝著更加智能化的方向發(fā)展。

當(dāng)前，隨著機器人技術(shù)的不斷發(fā)展，機器人不僅僅是那個搬運重物的工具，其雖然沒有類似人類的感覺器官，但能獲取外界信息、解析周邊環(huán)境并作出相應(yīng)反應(yīng)，這正是依賴于機器人特有的“五官”——傳感器。傳感器幫助機器人變得更加智能化，工作精確度更高。

以下，小編細數(shù)了機器人的各類傳感器，看看機器人如何在傳感器的協(xié)助下實現(xiàn)智能化應(yīng)用。

視覺：

20世紀(jì)50年代后期出現(xiàn)了視覺傳感器，并且發(fā)展十分迅速，是機器人中最重要的傳感器之一。

機器視覺從20世紀(jì)60年代開始首先處理積木世界，后來發(fā)展到處理室外的現(xiàn)實世界。20世紀(jì)70年代以后，實用性的視覺系統(tǒng)出現(xiàn)了，可以完成物體運動的檢測以及定位等功能，許多智能相機可以配合協(xié)調(diào)工業(yè)機器人的行動路線，根據(jù)接收到的信息對機器人的行為進行調(diào)整。

速感科技透露，將推出團隊研發(fā)的第一代機器人三維視覺傳感器ULBrain? M-32，其搭載的深度攝像頭、IMU(慣性測量單元)及9軸陀螺儀，使定位精度最高達到1cm，遠近探測距離范圍分別是8米和0.3米。

力覺：

機器人力傳感器就安裝部位來講，可以分為關(guān)節(jié)力傳感器、腕力傳感器和指力傳感器。

國際上對腕力傳感器的研究是從20世紀(jì)70年代開始的，主要研究單位有美國的DRAPER實驗室、SRI研究所、IBM公司和日本的日立公司、東京大學(xué)等單位。

工業(yè)機器人尤其是協(xié)作機器人最大的要求就是安全，要營造一個安全的工作環(huán)境，就必須讓機器人識別什么是不安全。一個力傳感器的使用，可以讓機器人理解自己碰到了什么東西進而產(chǎn)生力的作用，并且發(fā)送一個信號暫?；蛘咄Ｖ箼C器人的運動。

觸覺：

作為視覺的補充，觸覺能感知目標(biāo)物體的表面性能和物理特性，比如柔軟性、硬度、彈性、粗糙度和導(dǎo)熱性等。觸覺研究從20世紀(jì)80年代初開始，到20世紀(jì)90年代初已取得了大量的成果。

近日，一群微型Zooids機器人亮相于美國計算機協(xié)會舉辦的UIST會議。它們被看做是首個群體式的可交互機器人。這些高速移動的小個頭機器人都安裝有用于移動的小輪子、一個觸覺傳感器和陀螺儀，像一群小螞蟻一樣，能采取協(xié)同合作的方式，共同完成顯示信息或移動物體等任務(wù)，如幫人拿桌面的手機，整理凌亂的辦公桌面，幫用戶拿拖鞋等等。

聽覺：

聽覺包括“特定人的語音識別系統(tǒng)”和“非特定人的語音識別系統(tǒng)”。特定人語音識別方法是將事先指定的人的聲音中的每一個字音的特征矩陣存儲起來，形成一個標(biāo)準(zhǔn)模板(或叫模板)，然后再進行匹配。

非特定人的語音識別系統(tǒng)大致可以分為語言識別系統(tǒng)，單詞識別系統(tǒng)，及數(shù)字音(0～9)識別系統(tǒng)。非特定人的語音識別方法則需要對一組有代表性的人的語音進行訓(xùn)練，找出同一詞音的共性，這種訓(xùn)練往往是開放式的，能對系統(tǒng)進行不斷的修正。

除了上述各類較為常見的傳感器外，小編還了解到了傳感器在機器人身上各項創(chuàng)新的智能化應(yīng)用。

近日，美國波士頓動力學(xué)工程公司專為美國軍隊設(shè)計研發(fā)的“大狗”機器人，總共安裝有約50個傳感器，這些傳感器能夠用于監(jiān)測車身的姿態(tài)與加速、關(guān)節(jié)的運動和力度、發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和內(nèi)部機械裝置的溫度和液壓。

“大狗”機器人頭部立體攝像系統(tǒng)可提供精確的三維地形圖，姿態(tài)傳感器能提供當(dāng)前的姿態(tài)和加速度，而壓力、位置傳感器則可反饋關(guān)節(jié)當(dāng)前的運動狀態(tài)和余量，溫度、壓力傳感器還可以監(jiān)測系統(tǒng)的健康狀態(tài)。這樣一來，多種傳感器收集到的信息全部傳遞回“大腦”后，通過信息融合算法，經(jīng)過類似人腦的處理過程，“大狗”便可以作出正確的指揮。

美國麻省理工學(xué)院最新研制了一款名為路易吉的管狀機器人，該機器人搭載有GPS模塊和超聲波傳感器元件，具備過濾人類產(chǎn)生的污水的能力，而且可以分析城市的健康指數(shù)。路易吉裝配著超聲波傳感器，有助于這種圓柱形機器人盤旋在勘測目標(biāo)周圍40厘米。

德國一款運動品牌公司最新推出了一款遙控車外形的競速陪練機器人BeatBot，其安裝了9個紅外傳感器，可快速掃描周圍的環(huán)境和線路，能幫助它不偏離跑道。另外，BeatBot相關(guān)應(yīng)用視頻顯示，該機器人還內(nèi)置有九軸加速度傳感器，這使得其能精確控制自己的行駛速度和距離。

近期，寧夏大學(xué)聯(lián)合國內(nèi)外多所大學(xué)共同研發(fā)出了國內(nèi)首個沙漠機器人，這款沙漠機器人搭載陀螺儀、溫濕度傳感器、GPS天線等20多個傳感器。通過這些傳感器監(jiān)測，機器人能夠在一百攝氏度的溫度范圍內(nèi)，向周圍25公里的范圍傳輸采集到的風(fēng)向、風(fēng)力、溫度等環(huán)境數(shù)據(jù)。

此外，移動機器人通過視覺傳感器、激光傳感器、紅外傳感器、超聲波傳感器等實現(xiàn)避障，即移動機器人在行走過程中，通過傳感器感知到在其規(guī)劃路線上存在靜態(tài)或動態(tài)障礙物時，按照一定的算法實時更新路徑，繞過障礙物，最后達到目標(biāo)點。

在未來，高端機器人將會安裝更多的各類傳感器，朝著更加智能化的方向發(fā)展，感知功能、人機協(xié)作等都將是機器人發(fā)展的重要技術(shù)方向。